Washington – Astronauten leben ungesund und gefährlich. Zum einen ist das Risiko relativ hoch, bei einem technischen Fehler ums Leben zu kommen. Zum anderen wirken sich die Schwerelosigkeit und die erhöhte Strahlung ungünstig auf die körperliche Verfassung aus. Aufgrund der fehlenden Schwerkraft bauen Muskeln und Knochen ab, auch das Herz-Kreislaufsystem leidet. Außerdem bekommen Astronauten im All relativ oft Fieber. Die hohe Strahlungsdosis im All sorgt zudem für Schäden an der DNA.
Da in den nächsten Jahren Menschen in einer Station am Mond leben sollen und irgendwann auch eine Reise zum Mars antreten werden, ist möglichst viel Wissen über die gesundheitlichen Beeinträchtigungen längerfristiger Aufenthalte jenseits der Erde gefragt. Für entsprechende Studien gibt es freilich nur relativ wenige Kandidaten: Nur vier Menschen waren bis jetzt länger als ein Jahr durchgehend im All.
Auf immerhin 340 Tage nonstop brachte es der US-Astronaut Scott Kelly 2015/2016 bei seinem Aufenthalt in der internationalen Raumstation ISS. Das ist aber nicht der einzige Grund, der ihn für Untersuchungen der Folgen langfristiger Aufenthalte im All prädestiniert. Scott hat nämlich einen genetisch identischen Zwillingsbruder namens Mark, der sechs Minuten älter ist als Scott und insgesamt nur 54 Tage im All unterwegs war, verteilt auf vier Flüge mit dem Space Shuttle. Scott hingegen brachte es auf insgesamt 520 Tage im Orbit.
25 Monate dauernde Tests
Die eineiigen Zwillingsbrüder lieferten während des Weltraum-Aufenthalts von Scott mehrfach Urin-, Blut- und Speichelproben ab und standen insgesamt 25 Monate lang für zahllose Tests zur Verfügung. Nicht weniger als zehn verschiedene Forscherteams waren daran beteiligt, die Mark und Scott Kelly auf genetische, epigenetische, mikrobiologische, physiologische und kognitive Veränderungen untersuchten.
Diese Woche wurden die gesammelten Ergebnisse im Fachblatt Science präsentiert – und brachten eine Mischung aus Erwartetem und Unerwartetem. Offensichtlich ist, dass eine längere Weltraummission Folgen hat: Bei Scott veränderte sich der Zustand des Herz-Kreislaufsystems, der Immunabwehr, des Bewegungsapparats und der Augen zum Schlechteren. Zudem veränderte sich die Genexpression an 9000 Orten des Genoms. Geistige Einbußen zeigten sich erst nach dem ISS-Aufenthalt, hielten dann aber sechs Monate lang an.
Für Überraschungen sorgten Veränderungen in den Zellkernen: So verlängerten sich die meisten von Scott Kellys Telomeren, den schützenden Endkappen der Chromosomen. Eigentlich hatten die Forscher das Gegenteil erwartet, denn längere Telomere bedeuten Verjüngung. Zurück auf der Erde schrumpften die Telomere wieder, während die verkürzten unverändert kurz blieben.
Stark erhöhte Strahlendosis
Zudem wurde die Vermutung bestätigt, dass die höhere Strahlenbelastung im All zu DNA-Schäden und Fehlkopien führt. Scott Kelly war während der 340 Tage auf der ISS einer Strahlendosis von 146 Millisievert ausgesetzt – das entspricht der natürlichen Hintergrundstrahlung auf der Erde in 50 Jahren.
Zwar habe sich der Gesundheitszustand der Zwillinge mittlerweile wieder fast vollständig angeglichen. Doch insgesamt seien die unmittelbaren Effekte des All-Aufenthalts deutlicher gewesen als erwartet, resümieren die Forscher. Das gelte vor allem für die strahlenspezifischen Reaktionen wie die DNA-Instabilität, die Genexpression und die kognitiven Defizite, die bei einer Marsmission mit fünffacher Strahlenbelastung fatal werden könnten. (Klaus Taschwer, 12.4.2019)